KR20000021700A - Method for hydrogenation of conjugated diene polymer - Google Patents

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고영훈
정선경
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박찬구
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/04Reduction, e.g. hydrogenation

Abstract

PURPOSE: Unsaturated double bond of conjugated diene polymer is hydrogenated to high yield by a new catalyst. CONSTITUTION: The unsaturated double bond of conjugated diene polymer and copolymer of the conjugated diene monomer and aromatic vinyl monomer are selectively hydrogenated. The diene polymer and copolymer are prepared by living polymerization using organic alkali metal initiator, and a terminal of the living polymer is inactivated by hydrogenation. Double bond of the obtained polymer is hydrogenated at 0-150°C, 1- 100 kg-f/cm¬2 for 15-1440 minutes by monocyclopentadienyl titanium compound(formula 1; R1 and R2 are same or not, F, Cl, Br and I; R3, R4, R5 and R6 are same or not, C1-C12 alkyl or alkoxy group, C6- C20 aryl, aryloxy or cycloalkyl group; R7 is C2-C4 alkyl, ether group, O or S) and hydrogen.

Description

공역디엔 중합체의 수소화 방법Hydrogenation of conjugated diene polymer

본 발명은 공역디엔 중합체의 수소화 방법에 관한 것으로서, 개질제 등으로 사용되는 공중합체의 내구성 및 내산화성, 내후성 등을 향상시키기 위하여 공역디엔 단위의 불포화 이중결합에 선택적으로 수소를 첨가하는 데 있어서 고활성을 갖는 새로운 균일상 유기티타늄 촉매를 이용, 매우 높은 수율의 수소 첨가율과 수소화 재현성을 나타낼 수 있으면서 선택적으로 공역디엔 단위의 불포화 이중결합만을 수소화하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogenation method of a conjugated diene polymer, and has a high activity in selectively adding hydrogen to an unsaturated double bond of a conjugated diene unit in order to improve durability, oxidation resistance, weather resistance, etc. of a copolymer used as a modifier. The present invention relates to a method of hydrogenating an unsaturated double bond of a conjugated diene unit selectively with a new homogeneous organic titanium catalyst having a high yield of hydrogenation and hydrogenation reproducibility.

1,3-부타디엔이나 이소프렌과 같은 공역디엔(conjugated diene) 모노머의 중합체 또는 공역디엔류와 이들과 공중합이 가능한 스티렌과 같은 비닐방향족 모노머와의 공중합체 등은 엘라스토머(elastomer)로서 널리 사용되고 있다.Polymers of conjugated diene monomers such as 1,3-butadiene and isoprene or copolymers of conjugated dienes with vinylaromatic monomers such as styrene copolymerizable with these are widely used as elastomers.

이러한 중합체들은 중합체 내부 사슬에 이중결합들을 가지고 있음으로써 가황(vulcanization)이 가능하나, 이러한 구조적 특성은 내구성과 내산화성을 저하시키는 요인으로 작용하기도 한다.These polymers can be vulcanized by having double bonds in the polymer's inner chain, but these structural properties also contribute to deterioration of durability and oxidation resistance.

한편, 열가소성 엘라스토머로서 사용되는 공역디엔과 비닐방향족 모노머와의 블록 공중합체들은 별도의 가황 과정을 거치지 않고도 그에 준하는 물성을 발현함으로써 재사용이 가능하여 흔히 내충격성 투명수지 또는 폴리올레핀 및 폴리스티렌 수지의 개질제로 사용된다.On the other hand, block copolymers of conjugated dienes and vinyl aromatic monomers used as thermoplastic elastomers can be reused by expressing the corresponding physical properties without undergoing a separate vulcanization process, and are often used as impact-resistant transparent resins or modifiers of polyolefin and polystyrene resins. do.

그러나, 이러한 중합체의 이중결합은 상기에서 언급되어진 바와 같이 유리하게 작용하기도 하는 반면, 최종 물질의 내열성 및 내산화성, 내후성 등의 안정성을 치명적으로 저하시키는 극히 상반적인 특성도 함께 갖는다.However, while the double bonds of such polymers work advantageously as mentioned above, they also have extremely contradictory properties that fatally lower the stability of heat resistance, oxidation resistance, weather resistance, etc. of the final material.

따라서, 이러한 중합체는 외부에 노출되지 않는 범위에서만 사용해야 하므로 용도에 있어서 제한적이다.Therefore, such a polymer is limited in use because it should be used only in a range not exposed to the outside.

한편, 이같은 문제점을 해결하여 내구성과 내산화성을 개선시키기 위한 방안으로는 중합체 내의 이중결합들에 수소를 첨가함으로써 부분 또는 완전 포화시키는 방법이 있다.On the other hand, the solution for improving the durability and oxidation resistance by solving such a problem is a method of partially or completely saturated by adding hydrogen to the double bonds in the polymer.

올레핀성 이중결합을 갖고 있는 중합체를 수소화시키는 방법에 대해서는 여러 방법들이 보고되어 있는 바, 크게 두 가지로 나눌 수 있다.As a method of hydrogenating a polymer having an olefinic double bond has been reported, it can be divided into two broadly.

첫 번째 방법은 불균일계 촉매를 사용하는 방법이고, 두 번째 방법은 지글러성 촉매 또는 로듐이나 티타늄과 같은 유기금속화합물의 균일계 촉매를 사용하는 방법이다.The first method uses a heterogeneous catalyst, and the second method uses a Ziegler catalyst or a homogeneous catalyst of an organometallic compound such as rhodium or titanium.

이 중, 불균일계 촉매를 사용한 수소화 반응은 올레핀성 중합체를 적절한 용매에 녹인 다음 불균일계 촉매의 존재 하에 수소를 접촉시키는 방법인 바, 이같은 방법은 중합체의 입체장애로 인해 혼화성이 부족하며 상대적으로 반응물인 중합체의 점도가 높기 때문에 반응물과 촉매간의 접촉이 용이하지 않은 문제점이 있다. 또한 중합체가 촉매 표면에 강하게 흡착되어 한번 수소가 첨가되면 떨어지지 않아 수소화되지 않은 다른 중합체가 활성점에 접근하기가 매우 어렵다. 이러한 경우 이중결합들에 완전히 수소를 첨가시키기 위해서는 다량의 촉매와 고온, 고압의 가혹한 반응조건이 요구되는데, 그 결과 종종 중합체의 분해와 겔화를 초래하게 된다. 특히, 이러한 가혹한 반응조건으로 수소화를 진행하는 경우 공역디엔과 비닐방향족 모노머와의 공중합체의 경우에 있어서는 방향족 모노머의 이중결합이 동시에 포화되어 올레핀성 중합체만을 선택적으로 수소화하기 어렵다.Among these, a hydrogenation reaction using a heterogeneous catalyst is a method of dissolving an olefinic polymer in a suitable solvent and then contacting hydrogen in the presence of a heterogeneous catalyst. This method is relatively incompatible due to steric hindrance of the polymer and is relatively low. Due to the high viscosity of the polymer, which is a reactant, there is a problem in that the contact between the reactant and the catalyst is not easy. In addition, the polymer is strongly adsorbed on the catalyst surface and does not fall once hydrogen is added, making it very difficult for other non-hydrogenated polymers to approach the active site. In this case, the complete addition of hydrogen to the double bonds requires a large amount of catalyst and harsh reaction conditions at high temperatures and pressures, often resulting in polymer degradation and gelation. In particular, when the hydrogenation is carried out under such severe reaction conditions, in the case of the copolymer of conjugated diene and vinyl aromatic monomer, double bonds of aromatic monomers are saturated at the same time, so that it is difficult to selectively hydrogenate only the olefinic polymer.

뿐만 아니라 수소화된 중합체 용액으로부터 촉매를 물리적으로 분리하기가 극히 어렵고, 어떤 불균일계 촉매는 중합체와 강하게 흡착하기 때문에 이를 완전히 제거하는 것이 불가능한 경우도 있다.In addition, it is extremely difficult to physically separate the catalyst from the hydrogenated polymer solution, and some heterogeneous catalysts are strongly adsorbed with the polymer, making it impossible to completely remove them.

반면에 균일계 촉매를 사용하는 수소화 반응은 불균일계 촉매를 사용한 경우에 비하여 활성이 높고, 적은 양으로도 저온 저압의 온화한 조건에서 높은 수율로 수소화를 진행할 수 있다. 뿐만 아니라, 저온 저압의 수소화 조건을 적절하게 조절하여 줌으로써 비닐방향족 모노머와 공역디엔계 모노머와의 공중합체 사슬 중에서 방향족 모노머의 이중결합을 제외한 공역디엔계 모노머의 이중결합에만 수소를 첨가할 수 있는 즉, 선택적 수소화 기능도 부여할 수 있다.On the other hand, the hydrogenation reaction using a homogeneous catalyst is higher in activity than in the case of using a heterogeneous catalyst, and the hydrogenation may be performed in a high yield under mild conditions at low temperature and low pressure even with a small amount. In addition, hydrogen can be added only to the double bond of the conjugated diene monomer except the double bond of the aromatic monomer in the copolymer chain of the vinylaromatic monomer and the conjugated diene monomer by appropriately controlling the low-temperature hydrogenation conditions. It can also give a selective hydrogenation function.

그럼에도 불구하고 균일계 촉매를 사용하여 공역디엔 중합체의 이중결합을 수소화하는 방법은 촉매 자체의 안정성이 낮고, 분해된 상태로 존재하는 촉매를 수소화된 중합체로부터 분리해내는 것이 매우 어려운 단점이 있다.Nevertheless, the method of hydrogenating a double bond of a conjugated diene polymer using a homogeneous catalyst has a low stability of the catalyst itself, and it is very difficult to separate the catalyst in the degraded state from the hydrogenated polymer.

한편, 공역디엔 중합체의 불포화 이중결합을 수소화 또는 선택적 수소화하는 몇 가지 방법이 보고되어 있는 바, 예를 들면 미합중국 특허 제 3,494,942 호; 제 3,634,594 호; 제 3,670,054 호; 및 제 3,700,633 호 등에는 에틸렌성 불포화 이중결합을 함유하는 중합체 및 방향족과 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 중합체를 수소화 또는 선택적으로 수소화하기 위해 선행기술에 공지된 적합한 촉매, 특히 8, 9, 10족 금속을 함유하는 촉매 또는 촉매전구 물질을 사용하는 방법에 대해 기술되어 있다.On the other hand, several methods for the hydrogenation or selective hydrogenation of unsaturated double bonds of conjugated diene polymers have been reported, for example, US Pat. No. 3,494,942; 3,634,594; 3,670,054; And 3,700,633 and the like include suitable catalysts known in the prior art, in particular Group 8, 9, 10 metals for the hydrogenation or selective hydrogenation of polymers containing ethylenically unsaturated double bonds and polymers having aromatic and ethylenically unsaturated double bonds. A method of using a catalyst or catalyst precursor material containing is described.

상기 특허에 기술된 방법에서 사용된 촉매는 9, 10족 금속, 특히 니켈 또는 코발트 화합물을 알루미늄 알킬과 같은 적합한 환원제와 조합하여 제조된 것이다. 또한 알루미늄 알킬이 바람직한 환원제이나, 이외에도 원소 주기율표의 1족, 2족 및 13족 금속, 특히 리튬, 마그네슘 및 알루미늄 알킬 또는 수소화물이 효과적인 환원제라고 선행기술에 공지되어 있다. 이때, 1족, 2족 및 13족 금속과 8, 9 및 10족 금속은 0.1:1∼20:1 몰비, 바람직하게는 1:1∼10:1 몰비의 범위에서 조합된다.The catalyst used in the process described in this patent is prepared by combining a Group 9, 10 metal, in particular a nickel or cobalt compound with a suitable reducing agent such as aluminum alkyl. It is also known in the prior art that aluminum alkyl is the preferred reducing agent, but in addition the Group 1, 2 and 13 metals of the periodic table of the elements, in particular lithium, magnesium and aluminum alkyl or hydrides, are effective reducing agents. At this time, the Group 1, Group 2 and Group 13 metals and Group 8, 9 and 10 metals are combined in a range of 0.1: 1 to 20: 1 molar ratio, preferably 1: 1 to 10: 1 molar ratio.

미합중국 특허 제 4,501,857 호에는 적어도 하나의 비스(시클로펜타디에닐)티타늄 화합물 및 적어도 하나의 탄화수소 리튬화합물의 존재 하에 공역디엔 중합체를 수소화함으로써, 상기 중합체 내의 이중결합을 선택적으로 수소화할 수 있음을 밝혔다.U.S. Patent 4,501,857 discloses that hydrogenation of conjugated diene polymers in the presence of at least one bis (cyclopentadienyl) titanium compound and at least one hydrocarbon lithium compound enables selective hydrogenation of double bonds in the polymer.

그리고, 미합중국 특허 제 4,980,421 호에는 비스(시클로펜타디에닐)티타늄 화합물을 적당한 조합비의 알콕시 리튬화합물과 함께 직접 첨가하여 사용하거나, 유기 리튬화합물을 알콜성 또는 페놀성 화합물, 반응혼합물로서 첨가될 수 있는 알콕시 리튬화합물 및 비스(시클로펜타디에닐)티타늄 화합물을 조합하여 사용함으로써 유사 수소화 활성을 갖게 할 수 있음을 밝혔다. 여기서 사용된 촉매는 수소화 중합체의 안정성에 역으로 영향을 주지 않을 만큼 소량 사용하더라도 효과적일만큼 활성이고, 탈회단계를 요하지 않는 것으로 언급하였다.In US Pat. No. 4,980,421, bis (cyclopentadienyl) titanium compounds can be added directly with an appropriate combination ratio of alkoxy lithium compounds, or organic lithium compounds can be added as alcoholic or phenolic compounds or reaction mixtures. It has been found that by using a combination of an alkoxy lithium compound and a bis (cyclopentadienyl) titanium compound, pseudohydrogenation activity can be obtained. The catalyst used herein is said to be active enough to be effective and to not require a deliming step, even when used in small amounts so as not to adversely affect the stability of the hydrogenated polymer.

미합중국 특허 제 4,673,714 호에서는 비스(시클로펜타디에닐)티타늄화합물이 바람직하게 공역디엔의 이중결합을 수소화하며, 이때 알킬리튬의 사용은 요하지 않음을 밝혔다. 이러한 티타늄화합물의 구체적인 예는 비스(시클로펜타디에닐)티타늄 디아릴 화합물이며, 탄화수소 리튬화합물을 사용하지 않는 것을 이 촉매 시스템의 장점으로 언급하였다.In US Pat. No. 4,673,714, the bis (cyclopentadienyl) titanium compound preferably hydrogenates a double bond of a conjugated diene, wherein the use of alkyllithium is not required. A specific example of such a titanium compound is a bis (cyclopentadienyl) titanium diaryl compound, which mentions the use of a hydrocarbon lithium compound as an advantage of this catalyst system.

또한, 미합중국 특허 제 5,039,755 호에는 적합한 용매에서 공역디엔 단량체를 유기알칼리 금속 중합개시제로 중합 또는 공중합하여 리빙중합체(living polymer)를 생성시키는 것을 포함하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법에 대해 제시되어 있다. 이때, 생성된 리빙중합체는 수소의 첨가로 중합이 종결된다. 종결된 중합체의 공역디엔 단위에서 이중결합의 선택적 수소화는 (C5H5)2TiR2(여기서, R은 아릴알킬기) 촉매 존재 하에서 수행되었다.U.S. Pat.No. 5,039,755 also discloses a process for the hydrogenation of conjugated diene polymers comprising polymerizing or copolymerizing conjugated diene monomers with organic alkali metal polymerization initiators in a suitable solvent to produce a living polymer. At this time, the resulting living polymer is terminated by the addition of hydrogen. Selective hydrogenation of the double bond in the conjugated diene unit of the terminated polymer was carried out in the presence of a (C 5 H 5 ) 2 TiR 2 catalyst, where R is an arylalkyl group.

미합중국 특허 제 5,243,986 호에서는 스티렌-부타디엔-이소프렌의 공중합체를 특정의 티타노센 화합물과 환원제를 사용함으로써 공역디엔의 이중결합만을 선택적으로 수소화할 수 있음을 밝혔다.U.S. Patent No. 5,243,986 discloses that a copolymer of styrene-butadiene-isoprene can be selectively hydrogenated only with a double bond of conjugated diene by using a specific titanocene compound and a reducing agent.

그리고, 미합중국 특허 제 5,583,185 호에는 균일계 촉매로서 Cp2Ti(PhOR)2(단, 여기서 Cp는 시클로펜타디에닐이며, OR은 탄소원자수 1∼4인 알콕시화합물이다.) 또는 Cp2TiR2(단, 여기서 R은 CH2PPh2이다)를 사용하여 공역디엔의 이중결합을 수소화하는 방법에 대해 기술되어 있다.U.S. Pat.No. 5,583,185 discloses Cp 2 Ti (PhOR) 2 (where Cp is cyclopentadienyl and OR is an alkoxy compound having 1-4 carbon atoms) or Cp 2 TiR 2 ( Provided that R is CH 2 PPh 2 ) for the hydrogenation of double bonds of conjugated dienes.

그러나, 상기와 같은 균일계 촉매는 일반적으로 외부의 환경에 매우 민감하여 공기 중 또는 수분이 있는 경우 쉽게 변질되며, 수소화 활성이 촉매의 환원상태에 따라 크게 변화되는 문제가 있다. 결국 수소화 반응의 재현성이 떨어지는 양상을 보이므로, 고수소화율과 높은 재현성을 동시에 만족하는 수소화된 중합체를 얻는 데 어려움이 있다.However, such a homogeneous catalyst is generally very sensitive to the external environment and easily deteriorates when there is air or moisture, and there is a problem that the hydrogenation activity is greatly changed depending on the reduction state of the catalyst. As a result, since the reproducibility of the hydrogenation reaction is poor, it is difficult to obtain a hydrogenated polymer that satisfies both high hydrogenation rate and high reproducibility at the same time.

또한 촉매 활성종이 반응이 진행됨에 따라서 비활성의 물질로 변하는 경향이 있고, 결국 이로 인해 수소화 활성이 저하되어 반응 재현성을 떨어뜨리는 원인으로 작용하게 된다. 이러한 경향성은 중합체의 내구성과 내산화성을 향상시키는 것을 목적으로 하는 중합체 수소화 반응에 심각한 장애를 일으킨다. 뿐만 아니라 균일계 촉매에서는 수소화 반응 중의 촉매의 안정성에 따라 수소 첨가율이 많은 영향을 받는다.In addition, the catalytically active species tends to change into an inert material as the reaction proceeds, which in turn causes the hydrogenation activity to decrease, thereby reducing the reproducibility of the reaction. This tendency causes serious obstacles to polymer hydrogenation reactions aimed at improving the durability and oxidation resistance of polymers. In addition, in the homogeneous catalyst, the hydrogenation rate is greatly influenced by the stability of the catalyst during the hydrogenation reaction.

따라서 균일계 촉매에 의한 중합체의 수소화 반응공정을 공업적으로 적용하는 데에는 상기한 문제점들이 있는 바, 이러한 문제점들을 개선할 수 있는 안정하고 재현성이 있는 고활성의 수소화 촉매의 개발이 강력히 요구되고 있다.Therefore, the industrial application of the hydrogenation reaction process of the polymer by a homogeneous catalyst has the above problems, and there is a strong demand for the development of a stable and reproducible high activity hydrogenation catalyst that can solve these problems.

본 발명의 목적은 상기와 같은 균일계 촉매를 사용한 공역디엔 중합체의 불포화 이중결합을 수소화시키는 데 있어서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일반적인 균일계 수소화 촉매에 의한 문제점들을 지양함과 동시에 고수소화율과 높은 재현성으로 수소화된 중합체를 생산할 수 있는 새로운 촉매를 사용한 수소화 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the problem of hydrogenating unsaturated double bonds of conjugated diene polymers using the homogeneous catalyst as described above, while avoiding the problems caused by the general homogeneous hydrogenation catalyst and at the same time high hydrogenation rate and high It is to provide a hydrogenation method using a new catalyst capable of producing a hydrogenated polymer with reproducibility.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공역디엔 중합체의 수소화 방법은 공역디엔 모노머의 단독 중합체 및 공역디엔 모노머와 방향족 비닐모노머와의 공중합체 중에서 선택된 중합체에 있어서 공역디엔의 이중결합만을 선택적으로 수소화 하는 공정으로서, 1) 유기 알칼리 금속을 개시제로 사용하여 적어도 하나의 공역디엔 모노머를 단독중합 또는 비닐방향족 모노머와 공중합하여 리빙중합체(living polymer)를 제조하는 단계; 2) 상기 리빙중합체를 수소 처리하여 말단을 실활시키는 단계; 및 3) 말단 처리된 고분자에 다음 화학식 1로 표시되는 모노시클로펜타디에닐 티타늄 화합물을 수소와 함께 가하여 선택적으로 불포화 이중결합을 수소화시키는 단계로 이루어진 데 그 특징이 있다.The hydrogenation method of the conjugated diene polymer of the present invention for achieving the above object is to selectively hydrogenate only the double bond of the conjugated diene in the polymer selected from the homopolymer of the conjugated diene monomer and the copolymer of the conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer. 1) preparing a living polymer by copolymerizing at least one conjugated diene monomer with a homopolymer or vinylaromatic monomer using an organic alkali metal as an initiator; 2) hydrogenating the living polymer to deactivate the terminal; And 3) adding a monocyclopentadienyl titanium compound represented by the following Chemical Formula 1 together with hydrogen to the terminated polymer to selectively hydrogenate the unsaturated double bond.

화학식 1Formula 1

상기 식에서, R1과 R2는 서로 같거나 다른 것으로서, 불소, 염소, 브롬이나 요오드기와 같은 할로겐 원자 중에서 선택된 것이고,Wherein R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and are selected from halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine or iodine group,

R3∼R6는 서로 같거나 다른 것으로서, 수소 원자, 탄소원자수 1∼12의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소원자수 6∼20의 아릴기, 아릴록시기 또는 시클로알킬기로부터 선택된 것이며,R 3 to R 6 are the same as or different from each other, and are selected from a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxy group or a cycloalkyl group,

R7은 탄소원자수 2∼4의 알킬기 또는 에테르기, 산소원자 또는 황 원자 중에서 선택된 것이다.R 7 is selected from an alkyl or ether group having 2 to 4 carbon atoms, an oxygen atom or a sulfur atom.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.

본 발명의 수소화 반응에서 사용되는 상기 화학식 1로 표시되는 촉매는 모노시클로펜타디에닐티타늄 화합물을 적합한 용매 내에서 유기 알칼리금속과 혼합하여 반응시킴으로써 얻어진다.The catalyst represented by the formula (1) used in the hydrogenation reaction of the present invention is obtained by reacting a monocyclopentadienyl titanium compound by mixing with an organic alkali metal in a suitable solvent.

이와같은 형태의 촉매를 사용하여 공역디엔 중합체의 불포화 이중결합을 수소화시키는 경우, 촉매종 자체에 적절한 입체적 장애를 부여함으로써 중합체 용액과의 혼화성을 증진시켜 촉매종과 중합체와의 접촉을 극대화할 수 있다.When this type of catalyst is used to hydrogenate an unsaturated double bond of a conjugated diene polymer, it is possible to maximize the contact between the catalyst species and the polymer by imparting a suitable steric hindrance to the catalyst species itself, thereby enhancing the miscibility with the polymer solution. have.

또한, 촉매종 자체간의 회합을 격감시킴으로써 촉매종의 수명을 유지하여 보다 더 온화한 조건으로 수소화를 수행할 수 있도록 한다.In addition, by reducing the association between the catalyst species itself to maintain the life of the catalyst species it is possible to perform the hydrogenation under milder conditions.

그리고, 본 발명에 의한 올리고머 상태의 모노시클로펜타디에닐티타늄 화합물 촉매를 사용하여 공역디엔 중합체의 불포화 이중결합을 수소화시키는 경우 촉매 활성이 우수하여 온화한 조건에서 수소화를 수행할 수 있고, 특히 공역디엔계 화합물과 비닐치환 방향족 탄화수소와의 공중합체에 있어서 공역디엔 단위의 불포화 이중결합을 극히 선택적으로 수소화할 수 있다.In addition, when the unsaturated double bond of the conjugated diene polymer is hydrogenated using the monocyclopentadienyl titanium compound catalyst in the oligomeric state according to the present invention, the catalytic activity is excellent, and hydrogenation can be performed under mild conditions. In the copolymer of a compound with a vinyl-substituted aromatic hydrocarbon, the unsaturated double bond of the conjugated diene unit can be extremely selectively hydrogenated.

이같은 역할을 하는 상기 화학식 1로 표시되는 촉매의 구체적인 예는 다음과 같다; 4,4'-부틸리덴-비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 플루오라이드), 4,4'-부틸리덴-(비스(6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 클로라이드), 4,4'-부틸리덴-비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 브로마이드), 4,4'-부틸리덴-비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 아이오다이드), 4,4'-티오비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 플루오라이드), 4,4'-티오비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 클로라이드), 4,4'-티오비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 브로마이드) 및 4,4'-티오비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 아이오다이드) 중에서 선택된 것이며, 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.Specific examples of the catalyst represented by Chemical Formula 1, which play such a role are as follows; 4,4'-butylidene-bis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium fluoride), 4,4'-butylidene- (bis (6-t- Butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium chloride), 4,4'-butylidene-bis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium bromide), 4,4'-butylidene-bis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium iodide), 4,4'-thiobis ((6-t-butyl- 3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium fluoride), 4,4'-thiobis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium chloride), 4,4 ' -Thiobis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium bromide) and 4,4'-thiobis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopenta Dienyltitanium iodide), which may be used alone or in combination.

이와 같은 수소화 촉매의 사용량은 중합체 100g 당 티타늄금속 몰 기준 0.01∼20mmol이 적당하며, 더욱 바람직하게는 중합체 100g 당 티타늄금속 몰 기준 0.05∼2mmol이 적절하다.The amount of the hydrogenation catalyst used is preferably 0.01 to 20 mmol based on the mole of titanium metal per 100 g of polymer, and more preferably 0.05 to 2 mmol based on the mole of titanium metal per 100 g of polymer.

상기의 수소화 촉매를 사용하여 분자량 500∼1,000,000인 공역디엔 중합체 또는 공역디엔과 공중합이 가능한 비닐치환 방향족 모노머와의 공중합체와 랜덤 또는 블록공중합체의 공역디엔 단위의 불포화 이중결합에 수소를 첨가할 수 있다.Hydrogen may be added to the unsaturated double bond of the copolymer of a conjugated diene polymer having a molecular weight of 500 to 1,000,000 or a vinyl-substituted aromatic monomer copolymerizable with a conjugated diene and a random or block copolymer conjugated diene unit using the above hydrogenation catalyst. have.

수소첨가를 위해서는 우선, 중합체를 제조하여 리빙 중합체(living polymer)를 얻어야 한다.For hydrogenation, first, a polymer must be prepared to obtain a living polymer.

잘 알려진 바와 같이, 에틸렌성 불포화 이중결합 및 임의의 방향족 불포화 이중결합을 함유하는 중합체는 하나 이상의 폴리올레핀, 특히 디올레핀을 단독 중합하거나, 하나 이상의 알케닐 방향족 탄화수소 단량체와 공중합하여 제조될 수 있다.As is well known, polymers containing ethylenically unsaturated double bonds and any aromatic unsaturated double bonds can be prepared by homopolymerizing one or more polyolefins, in particular diolefins, or by copolymerizing with one or more alkenyl aromatic hydrocarbon monomers.

공중합체는 선형, 성상 또는 방사상 뿐만 아니라 랜덤, 테이퍼드, 블록 또는 이들의 조합일 수 있다.The copolymer can be linear, constellation or radial as well as random, tapered, block or combinations thereof.

에틸렌성 불포화 이중결합 단독이나, 방향족 및 에틸렌성 불포화 이중결합 둘 다를 함유하는 공중합체는 유기리튬 화합물과 같은 음이온성 개시제 또는 중합촉매를 사용하여 제조될 수 있다. 상기 중합체 제조시 그 방법은 통상의 방법, 즉 벌크, 용액 또는 유탁액 기술을 사용할 수 있다.Ethylenic unsaturated double bonds alone, or copolymers containing both aromatic and ethylenically unsaturated double bonds can be prepared using anionic initiators or polymerization catalysts, such as organolithium compounds. In the preparation of the polymers, the process may employ conventional methods, ie bulk, solution or emulsion techniques.

이때 유기 리튬 화합물로는 n-부틸리튬 또는 s-부틸리튬을 사용할 수 있다.In this case, n-butyllithium or s-butyllithium may be used as the organolithium compound.

여기서, 음이온형으로 중합될 수 있는 공역디엔계 화합물은 1,3-부타디엔, 이소프렌, 피페릴렌, 페닐부타디엔, 3,4-디메틸-1,3-헥사디엔, 4,5-디에틸-1,3-옥타디엔 등과 같은 4∼12개의 탄소원자를 함유한 공역디엔계 화합물을 사용할 수 있고, 바람직하기로는 탄소원자수 4∼9인 공역 디올레핀을 사용하는 것이다.Here, the conjugated diene-based compound which can be polymerized into an anion type is 1,3-butadiene, isoprene, piperylene, phenylbutadiene, 3,4-dimethyl-1,3-hexadiene, 4,5-diethyl-1, A conjugated diene compound containing 4 to 12 carbon atoms such as 3-octadiene can be used, and preferably a conjugated diolefin having 4 to 9 carbon atoms is used.

그리고, 상기 공역디엔계 화합물과 공중합이 가능한 비닐방향족 탄화수소는 스티렌, 각종 알킬기로 치환된 스티렌, 알콕시기로 치환된 스티렌, 2-비닐 피리딘, 4-비닐 피리딘, 비닐 나프탈렌, 알킬기로 치환된 비닐 나프탈렌 등과 같은 비닐 아릴 화합물을 포함한다.The vinyl aromatic hydrocarbon copolymerizable with the conjugated diene compound may include styrene, styrene substituted with various alkyl groups, styrene substituted with alkoxy groups, 2-vinyl pyridine, 4-vinyl pyridine, vinyl naphthalene, vinyl naphthalene substituted with alkyl groups, and the like. Such vinyl aryl compounds.

본 발명의 수소화 반응은 불활성 용매 중에서 공역디엔을 중합하여 얻어진 중합체를 사용하여 수행된다.The hydrogenation reaction of the present invention is carried out using a polymer obtained by polymerizing conjugated diene in an inert solvent.

여기서, 불활성 용매란 중합이나 수소화 반응의 어떠한 반응물과도 반응하지 않는 용매를 의미하며, 적합한 용매로는 n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, n-옥탄 등의 지방족 탄화수소류; 시클로헥산, 시클로헵탄과 같은 지방족 고리 탄화수소류; 및 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란과 같은 에테르류를 들 수 있으며, 이들 중에서 선택하여 단독 또는 혼합 사용할 수 있다.Here, an inert solvent means a solvent which does not react with any reactants of polymerization or hydrogenation reaction, and suitable solvents include aliphatic hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-heptane and n-octane; Aliphatic ring hydrocarbons such as cyclohexane and cycloheptane; And ethers, such as diethyl ether and tetrahydrofuran, These can be selected and can be used individually or in mixture.

또한 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠과 같은 방향족 탄화수소도 선택된 수소화 반응조건 하에서 방향족성 이중결합에 수소가 첨가되지 않는 범위 내에서 사용할 수 있다.In addition, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene can also be used within the range where hydrogen is not added to the aromatic double bond under selected hydrogenation reaction conditions.

본 발명의 수소화 반응은 용매에 대한 중합체의 농도가 1∼50중량%, 바람직하게는 5∼25중량%에서 수행된다.The hydrogenation reaction of the present invention is carried out at a concentration of 1 to 50% by weight, preferably 5 to 25% by weight of the polymer relative to the solvent.

상기와 같이 중합이 완료되면, 그 다음 단계로, 리빙 상태로 존재하는 중합체 용액을 상온∼80℃의 온도 범위에서 5 기압의 수소 압력으로 수 분∼360분 동안 교반시킴으로써 말단의 음이온을 실활시킨다. 이때, 말단 음이온의 실활 완료점은 리빙중합체의 고유 색깔인 주홍색이 무색으로 변하는 시점으로 판단하며, 육안 또는 자외선 분광기를 사용하여 확인한다.When the polymerization is completed as described above, the next step, the terminal anion is inactivated by stirring the polymer solution existing in the living state at a temperature range of room temperature to 80 ° C. at a hydrogen pressure of 5 atmospheres for several minutes to 360 minutes. At this time, the deactivation completion point of the terminal anion is determined as the time point at which the vermiculite, the intrinsic color of the living polymer, turns to colorless, and is confirmed by visual or ultraviolet spectroscopy.

리빙 상태 중합체의 말단을 실활시키는 방법은 상온∼80℃의 온도에서 5kg·f/㎠의 수소 압력으로 수분∼360분 동안 교반시키는 것이며, 바람직하게는 30분∼90분 동안 교반시키는 것이 적당하다.The method of inactivating the terminal of a living state polymer is to stir for several minutes to 360 minutes by the hydrogen pressure of 5 kg * f / cm <2> at the temperature of normal temperature -80 degreeC, Preferably it is suitable to stir for 30 to 90 minutes.

마지막으로, 말단 처리된 용액을 다시 수소나 불활성 기체 분위기 하에서 일정온도로 유지한 후, 교반 또는 미교반 상태에서 상기 화학식 1로 표시되는 수소화 촉매를 첨가하고, 그 다음 수소 가스를 일정 압력으로 주입함으로써 수소화 반응이 완료된다.Finally, after maintaining the end-treated solution at a constant temperature under hydrogen or an inert gas atmosphere, by adding a hydrogenation catalyst represented by the formula (1) in a stirred or unstirred state, and then injecting hydrogen gas at a constant pressure The hydrogenation reaction is complete.

이때, 불활성 기체는 헬륨, 질소 및 알곤 등으로서, 수소화 반응의 어떠한 반응물과도 반응하지 않는 가스를 의미하며, 공기나 산소는 수소화 촉매를 산화 또는 분해시켜 촉매의 활성저하를 초래하므로 바람직하지 않다.At this time, the inert gas is helium, nitrogen, argon, etc., which means a gas that does not react with any reactants of the hydrogenation reaction, air or oxygen is not preferable because the oxidation or decomposition of the hydrogenation catalyst to cause the catalyst deactivation.

수소화 반응은 일반적으로 0∼150℃의 온도범위에서 수행된다. 만일, 그 온도가 0℃ 보다 낮으면 촉매의 활성이 저하됨과 동시에 수소 첨가속도도 떨어져 다량의 촉매를 필요로 하게 되므로 경제적이지 못할 뿐만 아니라, 수소화된 중합체의 불용화로 중합체가 석출되기 쉽다. 반면, 반응온도가 150℃ 보다 높으면 촉매종의 변종 및 분해를 초래하여 중합체의 겔화나 분해를 유발시키기 쉽고, 또한 방향족성 이중결합에 수소화가 일어나기 쉽게 되어 수소 첨가의 선택성이 저하되는 경향이 있다. 이와같은 점을 고려하여 볼 때 반응온도는 50∼140℃의 범위가 보다 바람직하다.The hydrogenation reaction is generally carried out in the temperature range of 0 to 150 ℃. If the temperature is lower than 0 ° C., the activity of the catalyst decreases and the rate of hydrogen addition decreases, requiring a large amount of catalyst, which is not economical, and the polymer is easily precipitated by insolubilization of the hydrogenated polymer. On the other hand, when the reaction temperature is higher than 150 ° C., it is easy to cause the polymer species to decompose and decompose, causing gelation or decomposition of the polymer, and also to easily hydrogenate the aromatic double bond, which tends to lower the selectivity of hydrogenation. In view of such a point, the reaction temperature is more preferably in the range of 50 to 140 ° C.

또한, 수소화 반응에 사용되는 수소의 압력은 특별히 제한된 것은 아니나, 1∼100kg·f/㎠가 적합하다. 만일, 수소의 압력이 1kg·f/㎠ 미만인 경우에는 수소화 속도가 느려지고, 100kg·f/㎠를 초과한 압력에서는 실질적으로 불필요한 부반응인 겔화가 초래되므로 좋지 않다. 더욱 바람직하게는 수소압력이 2∼30kg·f/㎠인 것으로, 촉매 첨가량 등 수소화 조건과의 관계에서 최적 수소압력이 선택되는 바, 실질적으로 수소화 촉매량이 적을 때는 수소압력은 고압인 것이 바람직하다.In addition, although the pressure of hydrogen used for a hydrogenation reaction is not specifically limited, 1-100 kg * f / cm <2> is suitable. If the pressure of hydrogen is less than 1 kg · f / cm 2, the hydrogenation rate is slow, and at pressures exceeding 100 kg · f / cm 2, gelation, which is a substantially unnecessary side reaction, is caused. More preferably, the hydrogen pressure is 2 to 30 kg · f / cm 2, and the optimum hydrogen pressure is selected in relation to the hydrogenation conditions such as the addition amount of the catalyst. When the amount of the hydrogenation catalyst is substantially small, the hydrogen pressure is preferably high pressure.

그리고, 본 발명의 수소화 반응시간은 통상 수분∼1440분이다. 더욱 바람직하게는 30분∼360분이 적당하다. 다른 수소화 반응조건의 선택에 있어서 수소화 반응시간은 상기 범위 내에서 적절히 선택하여 실시된다. 본 발명의 수소화 반응은 배치식, 연속식 등 어떠한 방법을 사용해도 무방하다.The hydrogenation reaction time of the present invention is usually from minutes to 1440 minutes. More preferably, 30 minutes-360 minutes are suitable. In the selection of other hydrogenation reaction conditions, the hydrogenation reaction time is appropriately selected within the above range and carried out. The hydrogenation reaction of this invention may use any method, such as a batch type and a continuous type.

한편, 수소화 반응의 진행은 수소 흡수량을 추적하는 것으로 파악할 수 있다.On the other hand, the progress of the hydrogenation reaction can be understood to track the hydrogen uptake amount.

본 발명의 촉매를 사용하여 수소화하는 경우, 중합체의 공역디엔 단위의 불포화 이중결합이 50% 이상, 바람직하게는 90% 이상 수소화된 중합체를 얻는 것이 가능하다. 더욱 바람직하게는 공역디엔과 비닐방향족 탄화수소와의 공중합체를 수소화하는 경우 공역디엔 단위의 불포화 이중결합의 수첨율이 90% 이상인 동시에 방향족성 이중결합의 수첨율이 5% 미만으로 공역디엔 단위의 불포화 이중결합을 선택적으로 수소화시킨 공중합체를 얻는 것이 가능하다.When hydrogenating using the catalyst of the present invention, it is possible to obtain a polymer in which the unsaturated double bond of the conjugated diene unit of the polymer is at least 50%, preferably at least 90%. More preferably, when hydrogenating a copolymer of a conjugated diene and a vinyl aromatic hydrocarbon, the hydrogenation rate of the unsaturated double bond of the conjugated diene unit is 90% or more, and the hydrogenation rate of the aromatic double bond is less than 5%. It is possible to obtain a copolymer in which a double bond is selectively hydrogenated.

이상과 같이 고활성의 새로운 촉매를 사용하여 공역디엔 중합체를 수소화하는 경우, 온화한 조건으로 수소화를 수행할 수 있고, 특히 공역디엔과 비닐방향족 탄화수소와의 공중합체에 있어서의 공역디엔 단위의 불포화 이중결합을 극히 선택적으로 수소화 할 수 있다. 또한, 본 발명의 촉매를 사용한 수소화에 사용되는 원료가 공역디엔 중합체이므로 동일 반응기에서 연속적으로 수소화가 가능하며, 동시에 소량의 촉매첨가로도 극히 높은 활성을 나타낼 수 있으므로, 경제적이고 간편한 공정으로서 공업적으로 적용하기에 유리하다.As described above, when the conjugated diene polymer is hydrogenated using a high activity new catalyst, hydrogenation can be carried out under mild conditions, and in particular, unsaturated double bonds of conjugated diene units in the copolymer of conjugated diene and vinyl aromatic hydrocarbons. Can be hydrogenated extremely selectively. In addition, since the raw material used for the hydrogenation using the catalyst of the present invention is a conjugated diene polymer, it is possible to continuously hydrogenate in the same reactor, and at the same time, it can exhibit extremely high activity even with the addition of a small amount of catalyst. It is advantageous to apply.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following Examples, but the present invention is not limited thereto.

제조예 1 : 4,4'-부틸리덴-비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시)CpTiCl2)촉매 합성Preparation Example 1 Synthesis of 4,4′-Butylidene-bis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) CpTiCl 2 ) Catalyst

200㎖의 슈렝크(schlenk) 반응기에 불활성 기체 분위기 하에서 4.4g의 모노시클로펜타다이에닐 티타늄트라이클로라이드(CpTiCl3)를 100㎖의 톨루엔에 녹인 후, 4,4'-부틸리덴-비스(6-t-부틸-3-메틸페놀)과 n-부틸리튬을 반응시켜 얻은 4,4'-부틸리덴-비스(6-t-부틸-3-메틸페녹시) 리튬 10mmol을 서서히 가한 다음, 상온에서 1시간 동안 교반하였다. 1시간 경과 후 혼합물의 일부를 취하여 NMR 분석기를 이용하여 반응결과를 확인하였다.In a 200 ml Schlenk reactor, 4.4 g of monocyclopentadienyl titanium trichloride (CpTiCl 3 ) was dissolved in 100 ml of toluene under an inert gas atmosphere, followed by 4,4'-butylidene-bis ( 10 mmol of 4,4'-butylidene-bis (6-t-butyl-3-methylphenoxy) lithium obtained by reacting 6-t-butyl-3-methylphenol) with n-butyllithium was added slowly, Stir at room temperature for 1 hour. After 1 hour, a part of the mixture was taken and the reaction result was confirmed by using an NMR analyzer.

수율: 91%Yield: 91%

1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):7.049(ArH,2H,s), 6.401(ArH,2H,s), 6.673(C5H5,10H,s) 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ (ppm): 7.049 (ArH, 2H, s), 6.401 (ArH, 2H, s), 6.673 (C 5 H 5 , 10H, s)

4.011(CH,1H,t), 2.117(CH3,6H,s),4.011 (CH, 1H, t), 2.117 (CH 3 , 6H, s),

1.331(C(CH3)3;CH(CH2)2,22H,s), 0.971(CH3,3H,t)1.331 (C (CH 3 ) 3 ; CH (CH 2 ) 2 , 22H, s), 0.971 (CH 3 , 3H, t)

제조예 2:4,4'-티오비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시)CpTiCl2) 촉매 합성Preparation Example 2 4,4′-thiobis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) CpTiCl 2 ) Catalyst Synthesis

200㎖의 슈렝크(schlenk) 반응기에 불활성 기체 분위기 하에서 4.4g의 모노시클로펜타다이에닐 티타늄트라이클로라이드(CpTiCl3)을 100㎖의 톨루엔에 녹인 후, 4,4'-티오비스(6-t-부틸-3-메틸페놀)과 n-부틸리튬을 반응시켜 얻은 4,4'-티오비스(6-t-부틸-3-메틸페녹시) 리튬 10mmol을 서서히 가한 다음, 상온에서 1시간 동안 교반하였다. 1시간 경과 후 혼합물의 일부를 취하여 NMR 분석기를 이용하여 반응결과를 확인하였다.After dissolving 4.4 g of monocyclopentadienyl titanium trichloride (CpTiCl 3 ) in 100 ml of toluene in an inert gas atmosphere in a 200 ml Schlenk reactor, 4,4'-thiobis (6-t) was dissolved. 10 mmol of 4,4'-thiobis (6-t-butyl-3-methylphenoxy) lithium obtained by reacting n-butyllithium) with n-butyllithium was slowly added, followed by stirring at room temperature for 1 hour. It was. After 1 hour, a part of the mixture was taken and the reaction result was confirmed by using an NMR analyzer.

수율: 92%Yield: 92%

1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):6.987(ArH,2H,s), 6.493(ArH,2H,s), 6.673(C5H5,10H,s) 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ (ppm): 6.987 (ArH, 2H, s), 6.493 (ArH, 2H, s), 6.673 (C 5 H 5 , 10H, s)

2.295(CH3,6H,s), 1.217(C(CH3)3,18H,s)2.295 (CH 3 , 6H, s), 1.217 (C (CH 3 ) 3 , 18H, s)

제조예 3 : 스티렌-부타디엔-스티렌형 블록 공중합체 합성Preparation Example 3 Synthesis of Styrene-Butadiene-Styrene Block Copolymer

10ℓ의 오토클레이브 반응기 중에 시클로헥산 4800g을 넣고 테트라하이드로퓨란 11g, 스티렌모노머 124g 및 n-부틸리튬 16mmol을 주입한 후 30분간 중합한 다음, 1,3-부타디엔 모노머 552g을 반응기 내로 주입하여 1시간 동안 중합하였다. 마지막으로 스티렌 모노머 124g을 첨가하고 30분 동안 중합시킨 후, 리빙상태의 중합체 용액을 60℃에서 5기압의 수소 압력으로 60분 동안 교반하여 말단의 음이온을 실활시켰다.4800 g of cyclohexane was added to a 10-liter autoclave reactor, 11 g of tetrahydrofuran, 124 g of styrene monomer, and 16 mmol of n-butyllithium were injected, followed by polymerization for 30 minutes. Then, 552 g of 1,3-butadiene monomer was injected into the reactor for 1 hour. Polymerized. Finally, 124 g of styrene monomer was added and polymerized for 30 minutes, and then the living polymer solution was stirred at 60 ° C. at a hydrogen pressure of 60 atm for 60 minutes to inactivate terminal anions.

결과적으로 결합 스티렌 함유율 31.0%(블록스티렌 함량 30.0%), 부타디엔 단위의 1,2-비닐 결합 함유율 38.5%(전 중합체 환산 26.6%), 수평균 분자량 약 50,000인 스티렌-부타디엔-스티렌형 블록 공중합체를 얻었다.As a result, a styrene-butadiene-styrene block copolymer having a bound styrene content of 31.0% (block styrene content 30.0%), a 1,2-vinyl bond content of butadiene units (38.5% (26.6% in total polymer), and a number average molecular weight of about 50,000) Got.

제조예 4 : 스티렌-부타디엔 랜덤 공중합체 합성Preparation Example 4 Synthesis of Styrene-Butadiene Random Copolymer

10ℓ의 오토클레이브 반응기 중에 시클로헥산 6000g을 넣고 테트라하이드로퓨란 100g, 스티렌모노머 130g 및 부타디엔 모노머 870g을 넣은 후 n-부틸리튬 10mmol을 첨가하여 1시간 동안 중합시킨 다음, 리빙상태의 중합체 용액을 60℃에서 5기압의 수소 압력으로 60분 동안 교반시킴으로써 말단의 음이온을 실활시켰다.In a 10-liter autoclave reactor, 6000 g of cyclohexane was added, 100 g of tetrahydrofuran, 130 g of styrene monomer, and 870 g of butadiene monomer were added, followed by polymerization for 1 hour by addition of 10 mmol of n-butyllithium, followed by a living polymer solution at 60 ° C. The terminal anions were inactivated by stirring at 5 atmospheres of hydrogen for 60 minutes.

결과적으로 결합 스티렌 함유율 13%, 부타디엔 단위의 1,2-비닐 결합 함유율 57%, 수평균 분자량 약 100,000인 스티렌-부타디엔 랜덤 공중합체를 얻었다.As a result, a styrene-butadiene random copolymer having a binding styrene content of 13%, a 1,2-vinyl bond content of butadiene units of 57%, and a number average molecular weight of about 100,000 was obtained.

제조예 5 : 부타디엔 단독중합체 합성Preparation Example 5 Synthesis of Butadiene Homopolymer

10ℓ의 오토클레이브 반응기 중에 시클로헥산 6000g을 넣고 부타디엔 모노머 1000g을 넣은 후 n-부틸리튬 10mmol을 첨가하여 2시간 동안 중합시킨 다음, 리빙상태의 중합체 용액을 60℃에서 5기압의 수소 압력으로 60분 동안 교반하여 말단의 음이온을 실활시켰다.In a 10-liter autoclave reactor, 6000 g of cyclohexane was added, 1000 g of butadiene monomer was added, and 10 mmol of n-butyllithium was added to polymerize for 2 hours. The living polymer solution was then heated at 60 ° C. under a pressure of 5 atm for 60 minutes. Stirring deactivated the terminal anion.

결과적으로 부타디엔 단위의 1,2-비닐 결합 함유율 10%, 시스 결합 함유율35%, 수평균 분자량 약 100,000인 부타디엔 단독중합체를 얻었다.As a result, a butadiene homopolymer having a 1,2-vinyl bond content of butadiene units of 10%, a cis bond content of 35%, and a number average molecular weight of about 100,000 was obtained.

제조예 6 : 이소프렌 단독중합체 합성Preparation Example 6 Synthesis of Isoprene Homopolymer

10ℓ의 오토클레이브 반응기 중에 시클로헥산 6000g을 넣고 이소프렌 모노머 1000g을 넣은 후 n-부틸리튬 20mmol을 첨가하여 2시간동안 중합시킨 다음, 리빙상태의 중합체 용액을 60℃에서 5기압의 수소 압력으로 60분 동안 교반하여 말단의 음이온을 실활시켰다.In a 10-liter autoclave reactor, 6000g of cyclohexane was added, 1000g of isoprene monomers were added, and 20mmol of n-butyllithium was added to polymerize for 2 hours.The living polymer solution was then heated at 60 ° C. under a pressure of 5 atm for 60 minutes. Stirring deactivated the terminal anion.

결과적으로 이소프렌 단위의 1,2-비닐 결합 함유율 10%, 수평균 분자량 약 50,000인 이소프렌 단독중합체를 얻었다.As a result, an isoprene homopolymer having a 1,2-vinyl bond content of 10% of isoprene units and a number average molecular weight of about 50,000 was obtained.

실시예 1∼3Examples 1-3

각각 상기 제조예 3∼5에 따라 얻어진 중합체 400g을 포함하는 용액 2800g을 5ℓ오토클레이브 반응기에 넣고 400rpm(분당회전수)에서 60℃로 가열하였다. 그 다음 상기 제조예 1에 따라 제조된 촉매 1.6mmol을 상기 중합체 용액에 첨가한 후 반응기를 10 kg·f/㎠의 수소로 가압하여 수소화 반응을 180분 동안 진행하였다. 반응 종료 후 반응기를 냉각시키고 압력을 상압으로 낮춘 후 반응용액을 메탄올에 투입하여 고분자를 침전시켰다.2800 g of the solution, each containing 400 g of the polymer obtained according to Production Examples 3 to 5 above, was placed in a 5 L autoclave reactor and heated to 60 ° C. at 400 rpm (rpm). Then, 1.6 mmol of the catalyst prepared according to Preparation Example 1 was added to the polymer solution, and then the reactor was pressurized with 10 kg · f / cm 2 of hydrogen to carry out a hydrogenation reaction for 180 minutes. After the reaction was completed, the reactor was cooled down, the pressure was reduced to normal pressure, and the reaction solution was added to methanol to precipitate the polymer.

얻어진 수소화된 폴리머의 최종 수소화율에 있어서 부타디엔 단위의 수소화율 및 스티렌 단위의 수소 첨가율을1H-NMR 분석을 통해 확인하였으며, 그 결과는 다음 표 1과 같다.The hydrogenation rate of butadiene units and hydrogenation rate of styrene units in the final hydrogenation rate of the obtained hydrogenated polymer was confirmed by 1 H-NMR analysis, the results are shown in Table 1 below.

실시예Example 1One 22 33 고분자(제조예)Polymer (Production Example) 33 44 55 부타디엔 단위의 수첨율(%)% Of hydrogenation in butadiene units 9797 9898 9696 스티렌 단위의 수첨율(%)Hydrogenation rate in styrene units (%) 1 미만Less than 1 1 미만Less than 1 1 미만Less than 1

실시예 4∼6Examples 4-6

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수소화 반응을 실시하되, 다만 각각 상기 제조예 3∼5에 따라 얻어진 중합체를 사용하고 촉매로서 상기 제조예 2에서 얻어진 화합물을 사용하였다. 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.The hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the polymers obtained according to Preparation Examples 3 to 5 were used, respectively, and the compounds obtained in Preparation Example 2 were used as catalysts. The results are shown in Table 2 below.

실시예Example 44 55 66 촉매(제조예)Catalyst (Production Example) 22 고분자(제조예)Polymer (Production Example) 33 44 55 부타디엔 단위의 수첨율(%)% Of hydrogenation in butadiene units 9797 9797 9595 스티렌 단위의 수첨율(%)Hydrogenation rate in styrene units (%) 1 미만Less than 1 1 미만Less than 1 1 미만Less than 1

실시예 7∼8Examples 7-8

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수소화 반응을 실시하되, 다만 상기 제조예 6에 따라 얻어진 중합체를 사용하고, 촉매로서 상기 제조예 1, 2에 따라 얻어진 화합물을 사용하였다. 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.The hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained according to Preparation Example 6 was used, and the compound obtained according to Preparation Examples 1 and 2 was used as a catalyst. The results are shown in Table 3 below.

실시예Example 77 88 촉매(제조예)Catalyst (Production Example) 1One 22 이소프렌 단위의 수첨율(%)Hydrogenation rate in isoprene units (%) 9595 9595 1 미만Less than 1 스티렌 단위의 수첨율(%)Hydrogenation rate in styrene units (%) 1 미만Less than 1

상기 표 1∼3의 결과로부터 본 발명에 따른 촉매를 사용하여 공역디엔 중합체의 수소화를 수행하는 경우 촉매 활성이 우수하여 온화한 조건하에서 수소화가 가능하고, 특히 공역디엔계 화합물과 비닐치환 방향족 탄화수소와의 공중합체에 있어서 공역디엔 단위의 불포화 이중결합만을 극히 선택적으로 수소화함을 알 수 있다.When the conjugated diene polymer is hydrogenated using the catalyst according to the present invention from the results of Tables 1 to 3, the catalytic activity is excellent, and hydrogenation is possible under mild conditions. Particularly, the conjugated diene compound and the vinyl substituted aromatic hydrocarbon It can be seen that in the copolymer, only unsaturated double bonds of conjugated diene units are hydrogenated extremely selectively.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 모노시클로펜타디에닐티타늄 화합물 촉매를 사용하여 공역디엔 중합체의 불포화 이중결합을 수소화하는 경우, 촉매종 자체에 적절한 입체적 장애를 부여함으로써 중합체 용액과의 혼화성을 증진시켜 촉매종과 중합체와의 접촉을 극대화할 수 있고; 촉매종 자체간의 회합을 격감시킴으로써 촉매종의 수명을 유지하여 보다 더 온화한 조건으로 수소화를 수행할 수 있을 뿐만 아니라; 공역디엔계 화합물과 비닐치환 방향족 탄화수소와의 공중합체에 있어서 공역디엔 단위의 불포화 이중결합을 극히 선택적으로 수소화할 수 있으며; 공역디엔 중합체를 원료로 사용하므로 동일 반응기에서 연속적으로 수소화가 가능하고, 동시에 소량의 촉매첨가로 극히 높은 활성을 나타낼 수 있는 경제적이고 단순한 공정이므로 공업적으로 특히 유용하게 사용할 수 있다.As described in detail above, in the case of hydrogenating an unsaturated double bond of a conjugated diene polymer using a monocyclopentadienyltitanium compound catalyst according to the present invention, it is miscible with the polymer solution by imparting appropriate steric hindrance to the catalyst species itself. To maximize contact between the catalytic species and the polymer; By reducing the association between the catalytic species itself, not only the life of the catalytic species can be maintained and hydrogenation can be carried out under milder conditions; In a copolymer of a conjugated diene-based compound with a vinyl-substituted aromatic hydrocarbon, the unsaturated double bond of the conjugated diene unit can be extremely selectively hydrogenated; Since the conjugated diene polymer is used as a raw material, it is possible to continuously hydrogenate in the same reactor, and at the same time, since it is an economical and simple process that can exhibit extremely high activity by adding a small amount of catalyst, it can be particularly useful industrially.

Claims (11)

공역디엔 모노머의 단독 중합체 및 공역디엔 모노머와 방향족 비닐모노머와의 공중합체 중에서 선택된 중합체에 있어서 공역디엔의 이중결합만을 선택적으로 수소화 하는 데 있어서,In the selective hydrogenation of only the double bond of the conjugated diene in a polymer selected from homopolymers of conjugated diene monomers and copolymers of conjugated diene monomers and aromatic vinyl monomers, 1) 유기 알칼리 금속을 개시제로 사용하여 적어도 하나의 공역디엔 모노머를 단독중합 또는 비닐방향족 모노머와 공중합하여 리빙중합체(living polymer)를 제조하는 단계;1) preparing a living polymer by copolymerizing at least one conjugated diene monomer with a homopolymerized or vinylaromatic monomer using an organic alkali metal as an initiator; 2) 상기 리빙중합체를 수소 처리하여 말단을 실활시키는 단계; 및2) hydrogenating the living polymer to deactivate the terminal; And 3) 말단 처리된 고분자에 다음 화학식 1로 표시되는 모노시클로펜타디에닐 티타늄 화합물을 수소와 함께 가하여 선택적으로 불포화 이중결합을 수소화시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.3) A hydrogenation method of a conjugated diene polymer, characterized in that the step of adding a monocyclopentadienyl titanium compound represented by the following formula (1) with hydrogen to the end-treated polymer to selectively hydrogenate the unsaturated double bond. 화학식 1Formula 1 상기 식에서, R1과 R2는 서로 같거나 다른 것으로서, 불소, 염소, 브롬이나 요오드기와 같은 할로겐 원자 중에서 선택된 것이고,Wherein R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and are selected from halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine or iodine group, R3∼R6는 서로 같거나 다른 것으로서, 수소 원자, 탄소원자수 1∼12의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소원자수 6∼20의 아릴기, 아릴록시기 또는 시클로알킬기로부터 선택된 것이며,R 3 to R 6 are the same as or different from each other, and are selected from a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxy group or a cycloalkyl group, R7은 탄소원자수 2∼4의 알킬기 또는 에테르기, 산소원자 또는 황 원자 중에서 선택된 것이다.R 7 is selected from an alkyl or ether group having 2 to 4 carbon atoms, an oxygen atom or a sulfur atom. 제 1 항에 있어서, 불포화 이중결합의 수소화는 반응온도 0℃∼150℃, 반응압력 1∼100kg·f/cm2, 촉매량 0.01∼20mmole/100g 고분자, 반응시간 15∼1440분 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.The method of claim 1, wherein the hydrogenation of the unsaturated double bond is carried out under the conditions of reaction temperature 0 ℃ to 150 ℃, reaction pressure 1 ~ 100kg · f / cm 2 , catalyst amount 0.01 ~ 20mmole / 100g polymer, reaction time 15 ~ 1440 minutes A hydrogenation method of a conjugated diene polymer characterized by the above-mentioned. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 불포화 이중결합의 수소화는 반응온도 50℃∼140℃, 반응압력 5∼20kg·f/cm2, 촉매량 0.05∼2mmole/100g 고분자, 반응시간 30∼360분 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.The hydrogenation of an unsaturated double bond according to claim 1 or 2, wherein the hydrogenation of the unsaturated double bond is carried out at a reaction temperature of 50 ° C. to 140 ° C., a reaction pressure of 5 to 20 kg · f / cm 2 , a catalyst amount of 0.05 to 2 mmole / 100 g polymer, and a reaction time of 30 to 360 minutes. Process for the hydrogenation of conjugated diene polymer, characterized in that carried out in. 제 1 항에 있어서, 화학식 1로 표시되는 화합물로는 4,4'-부틸리덴-비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 플루오라이드), 4,4'-부틸리덴-(비스(6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 클로라이드), 4,4'-부틸리덴-비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 브로마이드), 4,4'-부틸리덴-비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 아이오다이드), 4,4'-티오비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 플루오라이드), 4,4'-티오비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 클로라이드), 4,4'-티오비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 브로마이드) 및 4,4'-티오비스((6-t-부틸-3-메틸페녹시) 모노시클로펜타디에닐티타늄 아이오다이드) 중에서 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.According to claim 1, wherein the compound represented by the formula (1) is 4,4'- butylidene-bis ((6-t- butyl-3- methylphenoxy) monocyclopentadienyl titanium fluoride), 4, 4'-butylidene- (bis (6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium chloride), 4,4'-butylidene-bis ((6-t-butyl-3 -Methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium bromide), 4,4'-butylidene-bis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium iodide), 4 , 4'-thiobis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium fluoride), 4,4'-thiobis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy ) Monocyclopentadienyltitanium chloride), 4,4'-thiobis ((6-t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium bromide) and 4,4'-thiobis ((6 -t-butyl-3-methylphenoxy) monocyclopentadienyltitanium iodide) Hydrogenation of the conjugated diene polymer to that feature. 제 1 항에 있어서, 유기 알칼리금속 개시제로는 유기 리튬 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.The method of hydrogenating a conjugated diene polymer according to claim 1, wherein an organolithium compound is used as the organoalkali metal initiator. 제 5 항에 있어서, 유기 리튬 화합물은 n-부틸리튬 또는 s-부틸리튬을 사용하는 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.6. The method for hydrogenating a conjugated diene polymer according to claim 5, wherein the organolithium compound uses n-butyllithium or s-butyllithium. 제 1 항에 있어서, 공역디엔 모노머로는 이소프렌 또는 부타디엔을 사용하는 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.The method for hydrogenating conjugated diene polymers according to claim 1, wherein isoprene or butadiene is used as the conjugated diene monomer. 제 1 항에 있어서, 방향족 비닐모노머로는 스티렌 또는 알파메틸 스티렌을 사용하는 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.The method of hydrogenating a conjugated diene polymer according to claim 1, wherein styrene or alphamethyl styrene is used as the aromatic vinyl monomer. 제 1 항에 있어서, 공역디엔 모노머에 대한 방향족 비닐모노머의 사용량은 중량비로 0∼9인 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.The method for hydrogenating a conjugated diene polymer according to claim 1, wherein the amount of the aromatic vinyl monomer to the conjugated diene monomer is 0 to 9 by weight. 제 1 항에 있어서, 공역디엔 모노머의 단독 중합체 또는 공역디엔 모노머와 방향족 비닐모노머와의 공중합체로는 수평균 분자량이 500∼1,000,000인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.The hydrogenation method of the conjugated diene polymer according to claim 1, wherein the homopolymer of the conjugated diene monomer or the copolymer of the conjugated diene monomer and the aromatic vinyl monomer is used having a number average molecular weight of 500 to 1,000,000. 제 1 항에 있어서, 수소화는 공역디엔 이중결합의 90% 이상, 방향족 비닐의 이중결합의 1% 미만에 수첨되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 공역디엔 중합체의 수소화 방법.The method of claim 1, wherein the hydrogenation is carried out such that at least 90% of the conjugated diene double bond is hydrogenated, and less than 1% of the double bond of aromatic vinyl is hydrogenated.
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